JPH0354360A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

特表昭６０　−　５０１９６３号公報には、圧縮空気通
路の一端にノズル口を形成すると共に圧縮空気通路の途
中に燃料供給口を形成し、ニードルの先端にノズル口を
開閉するための弁体を形成すると共にこのニードルの後
端を電磁的に駆動される可動コアに係合せしめ、この可
動コアは弁体がノズル口を閉弁するように常時ばね付勢
されたいわゆるエアブラスト弁が開示されている。この
エアブラスト弁では、ソレノイドに通電することにより
可動コアが駆動されてノズルロが開弁され、これにより
、燃料供給口から圧縮空気通路内に供給された燃料を圧
縮空気によってノズルロから噴出せしめるようにしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このエアブラスト弁においては、ニ一ド
ルは弁体とノズルロとの間シールを長期間の使用にわた
って確保するため硬い焼入れ材で形成する必要があり、
一方可動コアは＋ｉ性材料であるため比較的軟かい焼鈍
材で形或する必要があり、このように硬度の異なるニー
ドルと可動コアとを相互に係合させて長期間作動させる
と、比較的軟かい可動コアの係合部が摩耗するという問
題がある。可動コアが摩耗すると、ニードルのストロー
ク量が滅少し、エアブラスト弁の特性が変化するという
問題がある。

（課題を解決するための手段） 上記問題点を解決するため本発明によれば、圧縮空気通
路の一端にノズル口を形成すると共に前記圧縮空気通路
の途中に燃料供給口を形成し、ニードルの先端に前記ノ
ズル口を開閉するための弁体を形或すると共に前記ニー
ドルの後端を可動コアに係合せしめ、該可動コアを電磁
的に駆動せしめることによって前記ニードルを駆動せし
めて前記ノズル口を開閉せしめるようにした燃料噴射装
置において、前記可動コアの前記ニードルの後端との係
合部に前記ニードルの硬度とほぼ同様の硬度を有する受
座を設け、該受座と前記ニードルの後端とを球面で係合
せしめるようにしている。

〔作　用〕

ニードルは受座を介して可動コアによって駆動せしめら
れる。受座とニードルの後端とは球面で係合されている
ため、この係合部における接触面積を大きくすることが
でき面圧を低下せしめることができる。また、受座の硬
度はニードルとほぼ同様であるため、受座の摩耗を防止
できる。

［実施例］ 第５図および第６図は２サイクル機関を示す。

第５図および第６図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、
５は一対の給気弁、６は給気ボート、７は一対の排気弁
、８は排気ボート、９は点火栓を夫々示す。シリンダヘ
ンド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部と弁
座間の開口を給気弁５の全開弁朋間に亘って閉鎖するマ
スク壁１０が形或される。従って給気弁５が間弁ずると
新気が矢印Ｎで示されるように排気弁７と反対側から燃
焼室４内に流入する。一対の給気弁５の間に位置するシ
リンダヘッド３の内壁面上にはエアブラスト弁２０が配
置される。

第１図にエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示す。

第１図を参照すると、エアブラスト弁２０のボディ２１
内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔２２が形威され
、このニードル挿入孔２２の一端にはノズルロ２３が形
威されると共に、他端はニードル挿入孔２２の軸線Ａと
同軸にボディ２ｌ内に形威されたばね室２４に連通され
る。

ニ一ドル挿入孔２２内にはニードル挿入孔２２よりも小
径のニードル２５が挿入され、ノズルロ２３はニードル
２５の先端部に形成された弁部２６によって開閉制御さ
れる。本実施例ではノズルロ２３は燃焼室４（第６図参
照）内に配置される。ばね室２４が形戊されているポデ
ィ２１の上端には駆動部ハウジング２７が取付けられ、
このハウジング２７の下端部内にはばね室２４と対向し
てステータ２８が固定される。ばね室２４上端部近傍に
位置するニードル２５にはスプリングリテーナ２９が固
定され、このスプリングリテーナ２９とボディ２ｌとの
間のばね室２４内には圧縮ばね３０が挿入される。この
圧縮ばね３０のばね力によりニードル２５は上方に向か
つて付勢され、ノズルロ２３は通常ニードル２５の弁部
２６によって閉鎖される。ニ一ドル２５はステータ２８
内を貫通し、ニードル２５の後端部３Ｉはステータ２８
から突出する。この後端部３１には可動コア３２が圧縮
ばね３３のばね力により常時当接せしめられている。圧
縮ばね３３による開弁方向の付勢力は圧縮ばね３０によ
る閉弁方向の付勢力の約半分程度であり、従って、これ
らの圧縮ばね３０３３の付勢力の差によって、ノズルロ
２３は常時閉弁されることとなる。ステータ２８とハウ
ジング２７との間にソレノイド室３９が形威され、この
ソレノイド室３９内にはステータ２８の周りにソレノイ
ド３４が配設される。ソレノイド３４が付勢されると可
動コア３２がステーク２８に向けて移動し、その結果ニ
ードル２５が圧縮ばね３０のばね力に抗してノズルロ２
３の方向に移動するのでノズルロ２３が開弁せしめられ
る。

ニ一ドル２５は、ノズルロ２３と弁体２６との間のシー
ルを長期間の使用にわたって確保するため硬い焼入れ材
で形威されており、一方、可動コア３２は磁性材料であ
るため比較的軟かい焼鈍材で形成されている。

第２図にはニードル２５と可動コア３２との係合部の拡
大図を示す。第２図を参照すると、可動コア３２のニー
ドル後端部３１対向部には円筒状凹部３５が軸線Ａの周
りに形成され、この凹部３５内に円柱状の受座３６が嵌
着される。この受座３６はニードル２５と同様の材料で
形成され、ニ一ドル２５と同様の硬度とされている。受
座３６の外径はニードル２５の外径より少しだけ大きく
、また可動コア３２の外径の１／３程度である。従って
、可動コア３２はステータ２８と十分大きな対向面積を
有し、十分な吸引力を受ることかできる。受座３６のニ
ードル２５との係合部には半球より小さい球面によって
凹状保合面３７が形威される。一方ニードル後端部３１
には半球面によって凸状係合面３８が形威される。凹状
係合面３７は凸状係合面３８より少しだけ径の大きい球
面によって形成され、例えば凹状係合面３７を形或する
球面の半径が１．　３　ｍｍ、凸状係合而３８を形成す
る球面の半径が１．　２　ｒｒｍとされる。

再び第１図を参照すると、ハウジング２７の上方には圧
縮空気導入路４１がニードル挿入孔２２の軸線Ａと同一
軸線上に形威される。圧縮空気導入路４１の途中にはス
トレーナ４２が設けられ、圧縮空気導入路４１は圧縮空
気源４３に連通せしめられる。圧縮空気導入路４１はハ
ウジング２７内に形成された空気通路４４を介してソレ
ノイド室３９内に連通される。ステータ２８のフランジ
部２８ａには連通孔４５が形成され、この連通孔４５は
ソレノイド室３９とばね室２４とを連通せしめる。この
ため、圧縮空気導入路４１は、空気通路４４、ソレノイ
ド室３９および連通孔４５を介してばね室２４に連通さ
れる。従って、これら空気通路４４、ソレノイド室３９
、連通孔４５およびばね室２４は圧縮空気で満たされて
いる。

ニードル２５は軸線Ａ方向のほぼ中ほどに軸線Ａ方向に
延びる大径部２５ａを有し、この大径部２５ａは、ばね
室２４下方のニードル挿入孔２２ａ内に摺動可能に嵌合
されている。

ボディ２１内には軸線Ａと平行な軸線Ｂを有する円筒状
のノズル室４６が形威される。ノズル室４６の下端は、
圧縮空気流出通路４７を介して、ニードル大径部２５ａ
の下方のニードル挿入孔２２内に連通せしめられる。圧
縮空気流出通路４７はノズルロ２３方向に向けてニード
ル挿入孔２２に対して斜めに延びている。圧縮空気流出
通路４７は、軸線Ｂと９０度より少し大きい角度、例え
ば約１１０度をなしてノズル室４６に斜めに接続される
。第１図および第３図を参照すると、圧縮空気流出通路
４７のニードル挿入孔２２との接続部は小径部４７ａと
され、小径部４７ａの軸心Ｘは、圧縮空気流出通路４７
の軸心Ｙから上方に偏倚される。

この偏倚量は圧縮空気流出通路４７の内径と小径部４７
ａの内径との差に等しい。これによって小径部４７ａと
圧縮空気流出通路４７との接続部には段部４８が形成さ
れる。この段部４８は第３図に示されるように頂部４８
ａで段差はなく、下方に向かってその段差は大きくなり
、底部４８ｂで最大段差となる。

再び第ｌ図を参照すると、４９は圧縮空気流出通路４７
の一端を封止するための盲栓である。ノズル室４６の側
面は圧縮空気流入通路５０を介してばね室２４に連通さ
れる。圧縮空気流入通路５０はノズル室４６の側面から
軸線Ｂに垂直方向にまっすぐ延びる水平通路５０ａと、
上方に向かって曲折しばね室２４に斜めに接続される傾
斜通路５０ｂとを具備する。ノズル室４６内には燃料噴
射弁５１の噴口５２が配置される。燃料噴射弁５１は軸
線Ｂと同軸上に配置される。噴口５２も軸線Ｂ上に配置
され、噴口５２からは軸線Ｂに沿って広がり角の小さな
燃料が噴射される。従って燃料噴射弁５１から噴射され
た燃料は圧縮空気流出通路４７内壁面に勢いよ《衝突し
、これによって噴射燃料のエマルジョン化が急速におこ
なわれる。

第４図にはボディ２ｌの上方の組付部品およびニードル
２５等を取りはずしたボディ２ｌの平面図を示す。第４
図を参照すると、圧縮空気流出通路４７は軸線Ａと軸線
Ｂとを結ぶ軸線Ｙに沿って形威される。一方、圧縮空気
流入通路５０は軸線Ｄに沿って形威される。この軸線Ｄ
は、軸線Ａを通りかつノズル室４６外周側面の接線であ
る。これにより、圧縮空気流入通路５０のノズル室４６
への開口面積を大きくとることができる。

第ｌ図を参照すると、ニ一ドル挿入孔２２、圧縮空気流
出通路４７、ノズル室４６および圧縮空気流入通路５０
は、ばね室２４および圧縮空気導入路４１を介して圧縮
空気源４３に連通されている。従って、これらニードル
挿入孔２２、圧縮空気流出通路４７、ノズル室４６およ
び圧縮空気流入通路５０は圧縮空気で満たされている。

この圧縮空気中に噴口５２から軸線Ｂに沿って燃料が噴
射される。圧縮空気流出通路４７はノズル室４６と９０
度より少し大きい角度で斜めに接続されているため噴射
燃料は圧縮空気流出通路４７内壁面に衝突し、急速にエ
マルジョン化が行なわれる。

この噴射燃料の大部分は段部４８直上流の圧縮空気流出
通路４７内に溜まる。このときニードル挿入孔２２先端
のノズルロ２３部分に溜まる燃料は微量となる。次いで
ソレノイド３４が付勢されると可動コア３２がステータ
２８に向けて移動し、その結果可動コア３２がニードル
２５を圧縮ばね３０のばね力に抗してノズルロ２３の方
向に移動せしめるのでノズルロ２３が開弁せしめられる
。

ニ一ドル２５がノズルロ２３を開弁ずるや否やノズルロ
２３部分に溜まっていた微量の燃料が、ノズルロ２３か
ら燃焼室４（第６図）内に押し出されるかたちで噴出す
る。ニードル２５がノズルロ２４を開弁ずると、圧縮空
気ａ４３からの圧縮空気は圧縮空気導入路４ｌを介して
ソレノイド室３９内に流入し、さらにばね室２４、圧縮
空気流入通路５０および圧縮空気流出通路４７を介して
ニ一ドル挿入孔２２内に流入した後ノズルロ２３に向か
う。圧縮空気がソレノイド室３９内を通過する間に、ソ
レノイド３４を冷却するため、ソレノイド３４が過熱す
ることが防止される。また、圧縮空気はソレノイド３４
によって加熱されるため、燃料の霧化を向上せしめるこ
とができる。ノズル室４６および圧縮空気流出通路４７
を流れる圧縮空気は、ノズル室４６、圧縮空気流出通路
４７内壁面に付着した燃料および段部４８に溜まった燃
料を微粒化しかつこの燃料と混合しながらノズルロ２３
に向け゜ζ燃料を運び去り、ノズルロ２３から噴出する
。従ってノズルロ２３の開弁直後には、ノズルロ２３に
溜まった微量の液状燃料が圧縮空気によってノズルロ２
３から押し出されることになるが、その後すぐに、微粒
化されかつ空気と良く混合した燃料噴霧がノズルロ２３
から噴出せしめられる。すなわち、ニードル２５がノズ
ルロ２３を開弁して燃料および空気を噴射する噴射開始
初期から、微粒化されかつ空気とよく混合した燃料をノ
ズルロ２３から噴出することができ、良好な鷹合気を形
成することができる。また、圧縮空気流入通路５０はノ
ズル室４６の接線方向に開口しているため、匡縮空気は
ノズル室４６の内周壁面に沿って旋回しながら流れる。

このため、ノズル室４６内周壁面に付着した燃料を良好
に運び去ることができる。ノズルロ２３が開弁ずると噴
射燃料の全てがノズルロ２３から噴出せしめられ、次い
でこれらの全噴射燃料の噴出が完了すると圧縮空気のみ
がノズルロ２３から噴出せしめられる。次いでソレノイ
ド３４が消勢されてニードル２５がノズルロ２３を閉弁
せしめる。従ってノズルロ２３が閉弁せしめられる直前
には空気のみがノズルロ２３から噴出せしめられている
。ノズルロ２３が閉弁せしめられる直前に燃料が依然と
してノズルロ２３から噴出しているとノズルロ２３閉弁
時にノズルロ２３の開口面積が小さくなって圧縮空気の
流速が低下したときに燃料が微粒化されず、液状燃料が
ノズルロ２３周りに付着する。このように液状燃料がノ
ズルロ２３周りに付着するとノズルロ２３周りにカーボ
ンが堆積し、燃料噴射作用を阻害することになる。しか
しながら第１図に示す実施例ではノズルロ２３が閉弁せ
しめられる直前には圧縮空気のみしか噴出しないのでノ
ズルロ２３周りに液状燃料が付着することがなく、従っ
てノズルロ２３周りにカーボンが堆積する危険性はない
。

第６図はエアブラスト弁２０を２サイクル機関に適用し
た場合を示しており、エアブラスト弁２０からの燃料噴
射は給気弁５が閉弁ずる少し手ｉｉｉＴから開始される
。機関低負荷運転時には燃焼室４内に流入する新気Ｎの
流速が遅いために噴射燃柑は点火栓９の周りに集り、斯
くして良好な着火が行なわれる。一方、機関高負荷運転
時には新気Ｎの流速が速いために強力なルーブ帰気が行
なわれ、しかも燃料噴射がループ状に流れる新気流Ｎに
よって燃焼室４の内壁面に沿い運ばれるので燃焼室４内
には均一混合気が形成される。その結果、機関高出力を
確保することができる。

第７図には、撚ね噴射弁５１からの計量燃ネ１噴１・１
里と、ノズルロ２３から噴出される空気？′Ｍ量との関
係を示す。従来、燃料噴射弁５１によって計量された燃
料の大部分がノズルロ２３部分に溜まっている場合には
、燃料を空気圧によってノズル口２３から液状のまま押
し出すこととなり、ノズルロ２３からの燃料噴射開始初
期の燃料の微粒化および空気との混合は良好でなかった
。また、燃料を押し出した後でないと、空気がノズルロ
２３から流出しないため、第７図に示されるように、燃
料噴射量が増大するにつれて空気流量が滅少するという
傾向があった。本実施例では大部分の燃料は圧縮空気流
出通路４７の段部４８に溜まり、ノズルロ２３にほとん
ど燃料が溜まらないため、ノズルロ２３部分の微量の液
状燃料をノズルロ２３から押し出した後には、空気流路
が燃料乙こよって塞がれず、空気が燃料を伴なってノズ
ルロ２３から流出することができる。従って、第７　Ｕ
Ａに示されるように空気流量は燃料噴射量によってはほ
とんど変化せず、一点鎖線で示すように空気流量の最大
流量を従来に比べて低下させることができる。

本実施例では、ニードル２５と可動コア３２との係合部
を球面状の凹状係合面３７および凸状係合面３８とした
ので、この係合部における接触面積を大きくするこどが
でき、係合部の面圧を低下させることができる。また、
例えばニードル２５と可動コア３２とを平面で係合させ
た場合、二ドル２５がわずかでも｛頃くと係合部が線接
触に近く謀り、接触面積が著しく減少して面圧が増大す
る。この結果、可動コア３２例の摩耗が促進されてしま
う。本実施例では、上述のように係合部を球面としてい
るため、可動コア３２またはニードル２５が少々傾いた
としても係合部の接触面積が急激に滅少することがなく
、従って面圧が急増することもない。

さらに本実施例では、ニードル２５を、ニ一ドル２５と
同材質同硬度の受座３６に係合せしめ、可動コア３２と
は直接係合していない。

斯くして本実施例では、ニ一ドル２５と可動コア３２と
を係合させて長期間作動させても、受座３６が摩耗する
ことを防止することができる。従って、従来装置のよう
に、可動コアの係合部の摩耗によりエアブラスト弁の特
性が変化することを防止することができる。

〔発明の効果〕

ニ一ドルの後端を受座を介して可動コアに係合せしめ、
受座の硬度をニードルの硬度とほぼ同様にすると共に受
座とニードルの後端とを球面で係合せしめるようにした
ので受座が摩耗することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエアブラスト弁の縦断面図、第２図は第１図の
ニードルと可動コアとの係合部の拡大図、第３図は第１
図のＩ［Ｉ−ＩＩＩ線に沿ってみた断面図、第４図はボ
ディの上方部を取り去ったボディの平面図、第５図は第
６図の２サイクル機関のシリンダヘッド内壁面の底面図
、第６図は２サイクル機関の側面断面図、第７図は燃料
噴射量と空気流景との関係を示す線図である。 ２０・・・エアブラスト弁、　　２３・・・ノズル口、
２５・・・ニードル、　　　　　２６・・・弁部、３ｌ
・・・ニードル後端部、　　３２・・・可動コア、３６
・・・受座、　　　　　　３７・・・凹状係合面、３８
・・・凸状係合而、　　　５２・・噴口。 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 ６ 第 ５ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮空気通路の一端にノズル口を形成すると共に前記圧
   縮空気通路の途中に燃料供給口を形成し、ニードルの先
   端に前記ノズル口を開閉するための弁体を形成すると共
   に前記ニードルの後端を可動コアに係合せしめ、該可動
   コアを電磁的に駆動せしめることによって前記ニードル
   を駆動せしめて前記ノズル口を開閉せしめるようにした
   燃料噴射装置において、前記可動コアの前記ニードルの
   後端との係合部に前記ニードルの硬度とほぼ同様の硬度
   を有する受座を設け、該受座と前記ニードルの後端とを
   球面で係合せしめた内燃機関の燃料噴射装置。